CN109214653A - 基于三维实景的b、c类区域中压电网规划设计平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电网规划平台，特别涉及一种基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台，属于电网规划技术领域。本发明通过无人机高空倾斜采集，结合三维建模技术实现高精度的城市三维实景地图，基于三维可视化技术有效搜集、整理、归纳现状电网中的电力设备参数、图像和空间信息，并结合城市地貌和建筑特点按坐标建立完整的综合电网信息三维模型。结合现状设备参数、运行数据和负荷预测，协调城市规划与电网规划各方面的关系，落实站所规划及用地、线路廊道规划和路径选取。从而使电网规划人员能快速、完整、形象的了解城市电网的过去、现状和未来，并充分了解现场，实现可视化的电网规划。

Description

基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台

技术领域

本发明涉及一种电网规划平台，特别涉及一种基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台，属于电网规划技术领域。

背景技术

城市配电网在提升人们的生活水平，推动社会经济的发展有着不可替代的作用。当前我国经济正处于持续快速发展阶段,城市的定位、经济结构等都发生着巨大的变化,对电力的需求也快速增长。在当前城市用电负荷快速增长的情况下,城市电网规划与建设严重滞后于城市经济的发展,主网架结构薄弱,各电压等级均存在不同程度的供电“瓶颈”问题。另外,城市电网集中了大量技术含量高,产值大而对电能质量敏感性高的重要负荷,这些负荷对供电可靠性和供电质量有非常高的要求。因此,当前城市电网的发展受到满足快速增长的新增负荷需求以及提高电网供电安全性和可靠性的双重压力。

然而，电网的质量又受电网规划的直接影响，合理的城市电网规划方案与电网现状、城市现状、城市规划息息相关，不可独立进行。目前的城市电网规划工作中存在很多问题，严重影响规划质量，最终导致预期效益不显著：

1）传统的城市电网规划一般使用单线图、平面图形，这种简单的几何图形加注记的形式不能有效地反映城市电网现状以及周围城市的市政环境。在图像比例1:50000二维图纸上，项目建设规模难以把握，且随意性大，往往投资预算偏大。规划审查时，也只能以平面二维图表形式展示规划成果，对不了解现场的规划审查人员，难以做到项目审查充分、合理；

2）项目数量庞大，规划人员无法面面俱到深入了解现场。而一图一表真实准确性差，项目需求不尽合理。规划与现场情况的背离，导致可研、设计各阶段常常发生不同程度变动，违背规划的初衷，从而影响目标网架的形成，投资效益低下；

3）随着城市化进程的加快，城市规划也在不断调整、拓展，大量新城区、新市区、工业园区得到快速开发、市区面积不断扩大，城市土地资源日趋紧张，变电站站址、线路走廊的保留和落实越来越困难，己成为制约城市电网发展的重要因素。城市电网建设与其他市政建设，如城市绿化、道路交通等发生冲突的现象普遍存在，发展的适应性问题比较突出。

不言而喻，城市电网规划中存在着诸多严峻问题，对规划工作造成极大的困扰。因此，寻求一种新手段使现场信息与规划研究能够有效地紧密结合，将规划做到可研深度，并将后期设计工作前移，从而改进目前低效的城市电网规划工作是及其紧迫的，也是十分必要的。

发明内容

针对现有的技术缺陷，本发明以“提高电网规划合理性与精准性”为出发点，经过分析整理国内外相关的研究现状，结合现下规划工作中存在的问题，立足现实城市面貌与城市控制性规划，基于机载倾斜航摄影像三维建模技术和数字三维建模技术，为规划人员打造一个三维实景化的城市中压电网设计平台。使城市中压电网规划三维化，针对性地解决规划工作中项目合理性差、投资精准性低、效率效益低下等难题，对提高规划研究质量与效率具有重要意义。

本发明提供一种基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台，该平台具有以下功能：

第一方面，本平台促进了现场勘查和规划研究的高度融合，包括采用无人机测绘技术，通过单镜头低空多角度倾斜图形采集，利用全自动三维建模软件smart3D Capture对采集的图形进行计算，生成以道路为中心，具有精准GPS坐标，并可平移、旋转、缩放的高精度城市三维实景地图，图形精度优于1:1000，分辨率为≤20cm，此三维地图应用于电网规划，规划人员在图中清晰地掌握现场情况，包括地形地貌、交通、占地面积、距离、高程、相对高差、经纬度、路径、公共和重要设施信息，解决了规划人员无法充分深入现场去掌握现场的现状问题，为电网规划研究提供充实的现场依据；

第二方面，三维实景化的城市中压电网规划设计平台使电网规划研究三维化，包括利用数字三维建模技术开发可手动操作的建筑物、地下管网、电网设备三维模块，将三维实景城市地图导入平台，在现状实景中使用三维模块手动搭建三维现状电网和地下管网，并开展电网规划。

优选的，本平台还包括以下功能：

城市规划区域三维实景建模，根据城市控制性规划，按规划区域用地性质，在三维实景地图的基础上，采用三维建筑物模块，手动建模包括建筑、交通、山地、水域、绿地，实现虚拟化三维实景，构建出未来的三维实景化城市效果图；对房屋建筑添加住户人数相关属性信息，用于统计计算供区荷载和用电量数据；

并通过线、面图形对三维城市进行供区划分，有效区分已规划区域与未开发区域，并支持对供区范围的编辑；并对供区内现状负荷、户数、现状及规划容积率、饱和负荷具备信息统计与查询展示及编辑功能。

优选的，本平台还包括以下功能：

架空电网三维建模，根据电网工程典型设计建立电力设施三维模块，包括变电站、110kV及以下电压等级不同类型杆塔、配电变台、配电站房、断路器、架空线、开关站，在三维城市实景地图上，通过架空线路与其他电力设备三维模型连接起来，构建与现实电网1:1城市三维现状电网。

优选的，本平台还包括以下功能：

地下管网三维建模，采用地下电力设施模块构建1:1的地下管网系统，并可在图中任意位置显示地下管线设施断面情况。

优选的，本平台还包括以下功能：

本平台利用已开发的电网设施三维模型模块，结合现场实景、现状电网、设备参数与运行数据、项目需求、负荷预测、地下管线系统、空间信息、城市控制性规划，进行三维实景电网规划，含变电站、线路、开关站、配变及廊道规划，搭建目标网架，并初步准确落实杆塔、分段开关、联络开关、柱上开关、环网柜、分支箱等设备型号、位置与数量。

优选的，本平台还包括以下功能：

架空线路规划，在三维场景中，通过人工指定或者数据导入的方式，确定线路路径起点、终点和转角点，并将相关顶点自动连线；

在三维规划界面、平断面二维规划界面中，通过人工点击指定位置，并将按指定条件选择的杆塔模块自动匹配至指定位置；支持在三维规划界面、平断面二维规划界面中人工调整杆塔位置；能根据已排位杆塔，在倾斜摄影基础上，对交跨道路部分进行最短距离分析，按照预置规则进行提醒；

能通过规划指导准则，在三维场景中显示与地物间不符合水平安全距离要求的路径段和交叉跨越路径段，从而进行路径与安全距离校验；

支持在同一场景中绘制、保存多条路径方案，可选择显示单条和多条，并能以列表显示各路径方案的对比指标参数，能通过系统判断给出建议方案。

优选的，本平台还包括以下功能：

电缆线路规划，将地下管线物探成果提供的管线WGS84坐标节点，在平台中按管线直径、轮廓自动形成三维线路连接相关节点，生成地下管线三维图形；

在三维设计界面通过人工点击指定位置，并将按指定条件选择的工井模块自动匹配至指定位置；支持在三维设计界面中人工调整工井位置；根据工井位置，结合电缆走廊三维模块选择，进行自动或手动线路连接，形成电缆走廊；并预置基本设计要求，对违反原则的选线选址，走廊规划提示警告；

在三维场景中，通过人工指定或者数据导入的方式，确定线路路径起点、终点和转角点，并将相关顶点自动连线；支持在同一场景中绘制、保存多条路径方案，可选择显示单条和多条，并能以列表显示各路径方案的对比指标参数，能通过系统判断给出建议方案。

优选的，本平台还包括以下功能：

本平台还提供了一种直观的三维实景化规划成果展示方式，包括：

在整体三维规划设计界面下，通过点击模型任意位置能得出两个不同模型之间的最小距离并在界面中清晰展示；

在整体三维规划界面下，具备细节放大功能：能抓取三维图中任意一点旋转查看；

具有路径导览功能,即能够对线路路径进行飞行浏览；

能够使用颜色区分各电压等级电网、现状电网和规划电网，能对线路信息进行显示，包括线路路径长度，档距，高程，能根据电网现状数据，实现对电力设备参数及属性查看、编辑；

能利用矢量图形显示每条线路，每个台变的供电范围，具备供区现状负荷、规划负荷的汇总；

能根据不同颜色，进行不同年度电网建设与规划的目标展示。

本发明的有益技术效果：

本发明通过无人机高空倾斜采集，结合三维建模技术实现高精度的城市三维实景地图，基于三维可视化技术有效搜集、整理、归纳现状电网中的电力设备参数、图像和空间信息，并结合城市地貌和建筑特点按坐标建立完整的综合电网信息三维模型。结合现状设备参数、运行数据和负荷预测，协调城市规划与电网规划各方面的关系，落实站所规划及用地、线路廊道规划和路径选取。从而使电网规划人员能快速、完整、形象的了解城市电网的过去、现状和未来，并充分了解现场，实现可视化的电网规划，从而做出合理的电网规划和精准的项目规模预算，将规划真正做到可研的深度，指导规划项目有效落地，促使目标网架有效形成。使规划方案更合理，规划投资更精准，电网效益更显著。同时，在规划评审中应用此平台来展示规划成果，可给审查人员带来直观的可视化效果，从而做出充分、合理的评审。

附图说明

图1为本发明基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台的开发流程示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台，第一方面，本发明促进了现场勘查和规划研究的高度融合，包括：

采用无人机测绘技术，研究单镜头低空多角度倾斜图形采集，利用全自动三维建模软件smart3D Capture对采集的图形进行计算，生成以道路为中心，具有精准GPS坐标，并可平移、旋转、缩放的高精度城市三维实景地图，图形精度优于1:1000，分辨率为≤20cm，此三维地图应用于电网规划，规划人员可在图中清晰地掌握现场情况，如地形地貌、交通、占地面积、距离、高程、相对高差、经纬度、路径、公共或重要设施等信息，解决了规划人员无法充分深入现场去掌握现场的现状问题，为电网规划研究提供充实的现场依据。

第二方面，创新性打造了一个三维实景化的城市中压电网规划设计平台，使电网规划研究三维化，包括：

利用数字三维建模技术开发可手动操作的建筑物、地下管网、电网设备三维模块，将三维实景城市地图导入平台，在现状实景中使用三维模块手动搭建三维现状电网和地下管网，并开展电网规划。

1）城市规划区域三维实景建模

根据城市控制性规划，按规划区域用地性质，在三维实景地图的基础上，采用三维建筑物模块，手动建模（建筑、交通、山地、水域、绿地等），实现虚拟化三维实景，构建出未来的三维实景化城市效果图。

另外，对房屋等建筑添加住户人数等相关属性信息，为统计供区荷载和用电量提供参考数据。

并通过线、面等图形对三维城市进行供区划分，有效区分已规划区域与未开发区域，并支持对供区范围的编辑。并对供区内现状负荷、户数、现状及规划容积率、饱和负荷等具备信息统计与查询展示及编辑功能。

2）架空电网三维建模

根据电网工程典设建立电力设施三维模块（包括变电站、110kV及以下电压等级不同类型杆塔、配电变台、配电站房、断路器、架空线、开关站等）。在三维城市实景地图上，通过架空线路与其他电力设备三维模型连接起来，构建与现实电网1:1城市三维现状电网。

3）地下管网三维建模

采用地下电力设施模块构建1:1的地下管网系统，并可在图中任意位置显示地下管线设施断面情况。

4）电网规划

在完成上述三维建模的基础上，利用已开发的电网设施三维模型模块，结合现场实景、现状电网、设备参数与运行数据、项目需求、负荷预测、地下管线系统、空间信息（高度、经纬度、距离）、城市控制性规划，进行三维实景电网规划（含变电站、线路、开关站、配变及廊道规划），搭建目标网架，并初步准确落实杆塔、分段开关、联络开关、柱上开关、环网柜、分支箱等设备型号、位置与数量。

（1）架空线路规划：

在三维场景中，通过人工指定或者数据导入的方式，确定线路路径起点、终点和转角点，并将相关顶点自动连线。

在三维规划界面、平断面二维规划界面中，通过人工点击指定位置，并将按指定条件选择的杆塔模块自动匹配至指定位置；支持在三维规划界面、平断面二维规划界面中人工调整杆塔位置。能根据已排位杆塔，在倾斜摄影基础上，对交跨道路部分进行最短距离分析，按照预置规则进行提醒。

能通过规划指导准则，在三维场景中显示“与地物间不符合水平安全距离要求的路径段”和“交叉跨越路径段”，从而进行路径与安全距离校验。

支持在同一场景中绘制、保存多条路径方案，可选择显示单条和多条，并能以列表显示各路径方案的对比指标参数，能通过系统判断给出建议方案。

（2）电缆线路规划：

将地下管线物探成果提供的管线WGS84坐标节点，在平台中按管线直径、轮廓自动形成三维线路连接相关节点，生成地下管线三维图形。

在三维设计界面通过人工点击指定位置，并将按指定条件选择的工井模块自动匹配至指定位置；支持在三维设计界面中人工调整工井位置。根据工井位置，结合电缆走廊三维模块选择，进行自动或手动线路连接，形成电缆走廊。并预置基本设计要求，对违反原则的选线选址，走廊规划提示警告。

在三维场景中，通过人工指定或者数据导入的方式，确定线路路径起点、终点和转角点，并将相关顶点自动连线。支持在同一场景中绘制、保存多条路径方案，可选择显示单条和多条，并能以列表显示各路径方案的对比指标参数，能通过系统判断给出建议方案。

第三方面，本发明提供了一种直观的三维实景化规划成果展示方式，包括：

在整体三维规划设计界面下，通过点击模型任意位置能得出两个不同模型之间的最小距离并在界面中清晰展示。

在整体三维规划界面下，具备细节放大功能：能抓取三维图中任意一点旋转查看。

具有路径导览功能,即能够对线路路径进行飞行浏览。

能够使用颜色区分各电压等级电网、现状电网和规划电网，能对线路信息进行显示，包括线路路径长度，档距，高程等，能根据电网现状数据，实现对电力设备参数及属性查看、编辑。

能利用矢量图形显示每条线路，每个台变的供电范围，具备供区现状负荷、规划负荷的汇总。

能根据不同颜色，进行不同年度电网建设与规划的目标展示。

本发明首先通过采用无人机测绘技术，研究单镜头低空多角度倾斜图形采集，利用全自动三维建模软件smart3D Capture对采集的图形进行计算，生成以道路为中心，具有精准GPS坐标，并可平移、旋转、缩放的高精度城市三维实景地图，图形精度优于1:2000，分辨率为≤30cm，将地图导入三维空间信息平台作为规划底图。

然后采用CAD绘制城市建筑物三维图（含房屋、道路、水域、绿地等）、电网电力设备三维图和地下管网三维图，将上述三维图导入EV-Globe三维空间信息平台生成可操作三维模块。

在进行功能模块开发EV-Globe三维空间信息平台、基础数据、城市参数化建模及区块划分、模型管理及建模、架空线路构建、地下管网构建和地下管网构建等七大模块，从而形成一套城市中压电网规划设计平台。

进行城市电网规划时，首先对城市地貌进行无人机测绘三维建模，然后导入三维规划设计平台作为底图，然后根据城市控制性规划用地性质对三维现状城市模型进行补充建模，在城市规划区域采用城市三维建筑物模块进行三维数字建模，从而构建出未来城市面貌三维模型。

在城市三维模型中，对房屋等建筑添加住户人数等相关属性信息，为统计供区荷载和用电量提供参考数据。通过线、面等图形对三维城市进行供区划分，并区分已规划区域与未开发区域。

根据现状电网情况，采用三维电网设备模块构建现状三维电网和地下管网，并为电网设备导入设备参数。

根据负荷预测和现状电网存在问题，利用空间信息（高度、经纬度、距离），进行三维电网规划，准确落实杆塔、配变及站所位置，选取最优线路路径，从而搭建目标网架，制定出合理的、可实施的电网规划方案。

通过三维实景化的城市地图、地下管网、现状配电网建模和电网规划功能，规划人员可在图中清晰地掌握现场情况，充分利用空间信息与位置信息（如地形地貌、交通、占地面积、距离、高程、相对高差、经纬度、路径、公共或重要设施），有效结合城市控制性规划，依据目标网架，制定出合理的、可实施的电网规划方案。利用此规划平台可提高规划立项合理性和项目规模预算精准性，使电网规划与后期设计工作更加紧密衔接，可极大减小规划、可研与初设的变动，促使预期目标网架有效形成。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台，其特征在于：该平台具有以下功能：

第一方面，本平台促进了现场勘查和规划研究的高度融合，包括采用无人机测绘技术，通过单镜头低空多角度倾斜图形采集，利用全自动三维建模软件smart3D Capture对采集的图形进行计算，生成以道路为中心，具有精准GPS坐标，并可平移、旋转、缩放的高精度城市三维实景地图，图形精度优于1:1000，分辨率为≤20cm，此三维地图应用于电网规划，规划人员在图中清晰地掌握现场情况，包括地形地貌、交通、占地面积、距离、高程、相对高差、经纬度、路径、公共和重要设施信息，解决了规划人员无法充分深入现场去掌握现场的现状问题，为电网规划研究提供充实的现场依据；

第二方面，三维实景化的城市中压电网规划设计平台使电网规划研究三维化，包括利用数字三维建模技术开发可手动操作的建筑物、地下管网、电网设备三维模块，将三维实景城市地图导入平台，在现状实景中使用三维模块手动搭建三维现状电网和地下管网，并开展电网规划。

2.根据权利要求1所述的基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台，其特征在于：本平台还包括以下功能：

城市规划区域三维实景建模，根据城市控制性规划，按规划区域用地性质，在三维实景地图的基础上，采用三维建筑物模块，手动建模包括建筑、交通、山地、水域、绿地，实现虚拟化三维实景，构建出未来的三维实景化城市效果图；对房屋建筑添加住户人数相关属性信息，用于统计计算供区荷载和用电量数据；

并通过线、面图形对三维城市进行供区划分，有效区分已规划区域与未开发区域，并支持对供区范围的编辑；并对供区内现状负荷、户数、现状及规划容积率、饱和负荷具备信息统计与查询展示及编辑功能。

3.根据权利要求1所述的基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台，其特征在于：本平台还包括以下功能：

架空电网三维建模，根据电网工程典型设计建立电力设施三维模块，包括变电站、110kV及以下电压等级不同类型杆塔、配电变台、配电站房、断路器、架空线、开关站，在三维城市实景地图上，通过架空线路与其他电力设备三维模型连接起来，构建与现实电网1:1城市三维现状电网。

4.根据权利要求1所述的基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台，其特征在于：本平台还包括以下功能：

地下管网三维建模，采用地下电力设施模块构建1:1的地下管网系统，并可在图中任意位置显示地下管线设施断面情况。

5.根据权利要求1所述的基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台，其特征在于：本平台还包括以下功能：

本平台利用已开发的电网设施三维模型模块，结合现场实景、现状电网、设备参数与运行数据、项目需求、负荷预测、地下管线系统、空间信息、城市控制性规划，进行三维实景电网规划，含变电站、线路、开关站、配变及廊道规划，搭建目标网架，并初步准确落实杆塔、分段开关、联络开关、柱上开关、环网柜、分支箱等设备型号、位置与数量。

6.根据权利要求5所述的基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台，其特征在于：本平台还包括以下功能：

架空线路规划，在三维场景中，通过人工指定或者数据导入的方式，确定线路路径起点、终点和转角点，并将相关顶点自动连线；

在三维规划界面、平断面二维规划界面中，通过人工点击指定位置，并将按指定条件选择的杆塔模块自动匹配至指定位置；支持在三维规划界面、平断面二维规划界面中人工调整杆塔位置；能根据已排位杆塔，在倾斜摄影基础上，对交跨道路部分进行最短距离分析，按照预置规则进行提醒；

能通过规划指导准则，在三维场景中显示与地物间不符合水平安全距离要求的路径段和交叉跨越路径段，从而进行路径与安全距离校验；

支持在同一场景中绘制、保存多条路径方案，可选择显示单条和多条，并能以列表显示各路径方案的对比指标参数，能通过系统判断给出建议方案。

7.根据权利要求5所述的基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台，其特征在于：本平台还包括以下功能：

电缆线路规划，将地下管线物探成果提供的管线WGS84坐标节点，在平台中按管线直径、轮廓自动形成三维线路连接相关节点，生成地下管线三维图形；

在三维设计界面通过人工点击指定位置，并将按指定条件选择的工井模块自动匹配至指定位置；支持在三维设计界面中人工调整工井位置；根据工井位置，结合电缆走廊三维模块选择，进行自动或手动线路连接，形成电缆走廊；并预置基本设计要求，对违反原则的选线选址，走廊规划提示警告；

在三维场景中，通过人工指定或者数据导入的方式，确定线路路径起点、终点和转角点，并将相关顶点自动连线；支持在同一场景中绘制、保存多条路径方案，可选择显示单条和多条，并能以列表显示各路径方案的对比指标参数，能通过系统判断给出建议方案。

8.根据权利要求1所述的基于三维实景的B、C类区域中压电网规划设计平台，其特征在于：本平台还包括以下功能：

本平台还提供了一种直观的三维实景化规划成果展示方式，包括：

在整体三维规划设计界面下，通过点击模型任意位置能得出两个不同模型之间的最小距离并在界面中清晰展示；

在整体三维规划界面下，具备细节放大功能：能抓取三维图中任意一点旋转查看；

具有路径导览功能,即能够对线路路径进行飞行浏览；

能够使用颜色区分各电压等级电网、现状电网和规划电网，能对线路信息进行显示，包括线路路径长度，档距，高程，能根据电网现状数据，实现对电力设备参数及属性查看、编辑；

能利用矢量图形显示每条线路，每个台变的供电范围，具备供区现状负荷、规划负荷的汇总；

能根据不同颜色，进行不同年度电网建设与规划的目标展示。